毕业设计(论文)-Z12V190B柴油机飞铁座架工艺及工装设计.doc
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1、 本科生毕业设计(论文)题 目: Z12V190B柴油机飞铁座架工艺及工装设计 学生姓名: 系 别: 机电工程系 专业年级: 2007级机械设计制造及其自动化专业 指导教师: 2011年 6 月 10日中国石油大学胜利学院本科毕业设计(论文)摘 要本课题主要是针对柴油机飞铁座架工艺及工装设计,通过测绘零件,画出毛坯图、零件图,确定零件的加工工艺过程,然后设计有关的专用夹具。该课题从产品结构工艺性,具体零件结构出发,寻求最优的工艺过程。根据题目设计的主要任务是飞铁座架零件的工艺设计。也就是确定该零件的最优加工工艺,以实现自动化提高产量。根据飞铁座架的工作及加工要求,来确定出它的尺寸公差及形位公差
2、。关键在于实现这些要求所进行的加工工艺过程及专用夹具的设计。其中在两道工序中要用到专用夹具的设计,钻削两个小孔和铣削两个斜面时要用到,要重视夹具设计的整个步骤,对零件工序的制定和夹具的整个设计过程要有一个系统的认识。关键词: 座架、工艺、夹具 ABSTRACTThis topic is mainly aimed at diesel engine fly iron gestell process and tooling design, through the surveying and mapping parts, draw a blank figure, parts graph, sure p
3、arts processing process, and then the relevant design of special jig. This topic from product structure, specific parts structural conditions of usability, seeking optimal process technology. According to the design is the main task of the topic of flying iron gestell parts process design. Also is t
4、o make sure that the components of the optimal processing technology, so as to realize the automation to increase production. According to fly iron work and processing requirements nowadays, to determine out its dimensional tolerance and geometrical tolerance. The key lies in the realization of thes
5、e requirements of machining process and special fixture design. In the two processes of want to use in the special jig design, drilling two holes and milling two cant, attention should be paid to the use of fixture design steps, the whole process of parts of the formulation and fixture throughout th
6、e design process to have a system of knowledge.Keywords: Gestell, Process Fixtures中国石油大学胜利学院本科毕业设计(论文) 目 录第一章 前言及设计任务部分61.1前言61.2 设计条件71.3 设计任务内容71.4应完成的技术资料文件7第二章 零件的测绘82.1零件的测量82.2零件图的绘制及其尺寸公差标注8第三章 零件的工艺过程设计93.1对加工对象以及生产特性分析103.2基本工艺倾向103.3零件的工艺分析103.4确定加工工艺过程123.5主要加工工序的分析计算15第四章 夹具的设计174.1夹具的设计
7、的基本要求174.2夹具设计的步骤说明174.3本次设计的夹具情况简介184.4夹具设计结构简介194.5方案对比214.6具体设计,计算,论证224.7夹具体的技术要求24结论26致谢26参考文献27第一章 前言及设计任务部分1.1前言机械制造是国民经济的支柱产业,是国家创造力、竞争力和综合国力的重要体现。它不仅为现代工业社会提供物质基础,为信息与知识社会提供先进装备和技术平台,也是实现具有中国特色军事变革和国防安全的基础。 经过近三十年的改革、开放、发展,中国制造业取得了举世瞩目的成就,我国已崛起成为全球第三制造大国。2005年到2007年统计显示,制造业增加值占中国GDP的30以上,工业
8、产品出口占中国出口贸易总额的90以上。夹具广泛用于各种制造工序中,用以将工件定位并牢固地夹持在一定的位置,以便按照产品设计规定完成要求的制造过程,并因不同的批量如单件、成批和大量生产而使用和开发不同的夹具。在加工过程中工件的几何精度主要取决于工件对机床的相对位置;严格地说必须在机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的相对位置关系,才能保证工件各加工表面间相互位置精度。显然,对夹具的基本要求就是将工件定位并固定在给定的位置,并在机床工作台上有一定的方位。为了将工件定位,经常用定位件和支承件与工件定位表面相接触以限制工件包括移动和旋转在内的六个自由度。为了将工件固定在夹具上,常用夹紧来抵消切削力,以保
9、持工件位置的稳定。工件的定位表面可以是平面,外圆柱面,内圆柱面,夹具中的定位方法有三个平面,一面两孔、二面一孔和长短V形块等。夹紧方法可分成侧面压紧和顶面压紧,形成垂向和侧向夹紧力和摩擦力。除了满足基本夹紧要求,除夹具的制造精度外,夹具还应有足够的刚度以抵抗加工时的变形和振动。应该仔细选择夹紧方法和夹紧位置以便可靠地夹持工件。夹具设计中,除要保证基本要求外,还要满足其他的要求,如保证夹具的生产率(如容易装卸工件,采用半自动或自动夹紧装置,切屑容易排除),为减少薄壁件变形的专门设计;操作简单并安全(如对贵重工件采用防误功能的元件),有效降低成本(考虑夹具材料和制造过程,优先选用标准元件)。因此,
10、夹具设计是一个复杂的过程,在手工设计夹具中,这些基本原理应用于具体夹具设计中主要取决于设计者的经验。从夹具设计人员的经验中收集和表达这些知识是开发计算机辅助夹具设计(CAFD)系统中一个关键。综合以上情况,本论文主要是完成柴油机的飞铁座架零件的机械加工工艺及其专用夹具的设计.也是本人首次系统的将所学的理论知识付诸实践的过程。本文将对工艺及夹具的几个关键问题:工艺的选择,工装的设计,夹具的设计。1 加工工艺的选择本课题利用对零件的测绘,手绘出零件图,并标注起尺寸及公差,根据给出的毛坯图,确定合理的加工工艺过程,从而编制出工艺规程卡片。2 工装的设计根据各个工序,进行合理的工装设计。3 夹具的设计
11、进行专用夹具的设计,绘制出夹具图,能确保工件的加工精度。1.2 设计条件1)年产量1000台2)单班工作制,每班工作7.5小时1.3 设计任务内容1)手工绘制零件图、毛坯图2)计算机绘制零件图、毛坯图3)编制飞铁座架机械加工工艺过程卡4)编制飞铁座架机械加工工艺规程(工序卡)5)进行夹具的设计及其工序工装设计1.4应完成的技术资料文件1)零件图(2:1)1号图纸一张2)毛坯图(2:1)1号图纸一张3)工艺规程(工序综合卡)0号图纸一张4)专用夹具总装图(2:1)0号图纸一张5)设计说明书一份第二章 零件的测绘2.1零件的测量零件测量时所选用的测量仪器有:游标卡尺,钢尺,内卡,外卡,角度测量器等
12、。1.先进行轴套长度的测量,以轴套的小端面为基准,进行长度的测量。2.对外圆直径进行测量。3.对内圆直径进行测量。2.2零件图的绘制及其尺寸公差标注1)零件图视图选择零件图要求将零件的结构形状完整、清晰地表达出来。要满足这些要求,首先要对零件的结构形状特点进行分析,并尽可能了解零件在机器或部件中的位置和作用。零件的主视图的选择尽可能反应零件的主要加工位置或在机器中的工作位置。加工位置是按零件在主要加工工序中的装夹位置选取主视图,主视图与加工位置一致是为了制造者看图方便。像轴套类零件的主要加工工序是在车床或磨床上进行的,因此主视图应将其轴线水平放置。2)零件的尺寸标注直接指出零件图上的主要尺寸,
13、主要尺寸是指直接影响零件在机器或部件中的工作性能和准确位置的尺寸,如零件间的配合尺寸、重要的安装定位尺寸等。如图中两孔中心距64mm,右端面到轴肩的距离65mm,右端面到孔的距离86.72mm。合理的选择基准:尺寸基准一般选择零件上的一些面和线。面基准常选择零件上较大的加工面、与其他零件的结合面、零件的对称平面、重要端面和轴肩等。选择右端面为长度基准。3)尺寸公差和形位公差的标注通过查阅机械设计手册,确定尺寸公差和行为公差。所画零件如图所示。第三章 零件的工艺过程设计3.1对加工对象以及生产特性分析本次设计的零件为Z12V190B柴油机飞铁座架,从外形上看,此零件属于轴套类零件,因此,在工艺设
14、计过程中,应遵循轴套类零件加工的一些原则。按照轴套类零件加工的一般工艺原则先面后孔的加工方法,我们先从图纸视图上对零件加工表面逐一分析查看。从视图中可知,此工件的代加工表面很多,既有平面,又有孔类我们按先面后孔的加工原则,对加工表面进行分析。首先是对毛坯的两个端面进行加工,目的在于下道工序要以两个面作为定位基准,对精度要求较高的外圆周面进行加工。再以圆周面作为精基准进行孔的加工,最后还要进行平面的铣削。本工件的外圆周面要求的精度较高,比如说靠近小端面的圆周面和靠近大端面的粗糙度都为Ra1.6,中心孔的内表面的粗糙多为Ra3.2,中间段的外圆周面相对于A基准的同轴度 0.04,右轴段的同轴度为0
15、.01,铣削的两个大平面的对称度为0.1。此外,两个小孔的精度要求也较高,这也是要进行钻削专用夹具设计的原因,两个小孔的轴线平行度为0.08。3.2基本工艺倾向由于零件生产量为1000台/年和工作班的限制,可以确定此类零件的生产类型为中批生产,因此我们在加工工程中对加工设备的选用,也有了一定的限制,即以通用机床为主,个别工序可以使用专用设备。从零件的结果上看,工序的划分应很多,但又考虑到零件的批量对设备的选用原则,若采用过多的工序,必会选择相当数量的机床,造成人力物力的浪费,提高工件的加工成本,很不经济。因此,我们才有个工艺原则是:工序适当集中。3.3零件的工艺分析飞铁座架从零件图上可以看出,
16、其加工表面有外圆,内孔,外槽,内槽,平面,钻孔,齿轮,倒角等。其工艺要求相当复杂并且加工表面间有位置要求1)轴端各个外圆这组外圆包括 。它们由于有的与轴承配合,表面质量及尺寸要求精度高一些,相互位置要求也较高,其中与齿轮外圆与同轴度公差为0.1mm。2)内孔零件的内孔为一通孔,但两端的尺寸大小及精度不同,期间有内槽隔开。其中端与一销配合,是主要作用部件,该孔与外圆的同轴度允差为0.04。3)齿轮本零件上的轴齿轮为一传递动力件,除尺寸要求严格以外,其材料热处理程度为一项工艺要求,其中齿面局部淬硬HRC45-50.4)钻孔零件左端面两孔,用两销孔与飞铁连接。孔的尺寸精度要求较高。且两孔中心的平行度
17、误差为0.08mm,孔中心与端平面垂直度为0.05mm。两孔中心与垂直度为0.25mm。5)内槽,外槽外圆有一槽,宽度为是用来安装垫片。加工工艺上只有尺寸精度要求。另有齿轮左有一齿轮槽,在内孔有16-1.6 -2.3的两个内槽。6)平面零件上的平面有左端面及二侧面。其中二侧面与的对称度公差为0.10mm。7)倒角及其他零件个棱角各孔端轴端均倒角,大小不一,另件两外圆左端轴肩面均与 有垂直度要求允差为0.05mm。零件各加工表面均有一定的表面质量要求。由以上分析可知,对于各加工表面有的采用普通家具,有的须采用专用夹具来保证其各精度要求。在加工过程中还必须使机床,刀具的精度保证一定的要求。对工人的
18、技术水平也有一定的要求。整个加工工艺都应严格控制。否则易出现废品,影响工厂的经济效益。3.4确定加工工艺过程一、确定毛坯的制造形式零件材料选择:考虑到调速器在工作中经常会变速,放零件在工作中有交变冲击载荷。并有齿轮传动硬度调质后达到HB217-255,齿面局部淬硬HRC45-50,通过查机械设计手册中册P372。用40Gr材料,热处理为调质,表面淬火。考虑冲击载荷,应使金属纤维尽量不被切断。保证零件可靠。由于零件年产量为1000件已达成批生产的水平,而且零件的轮廓尺寸不大,可采用模锻成型,这从提高生产率,保证加工精度上考虑也是应该的。二、基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选
19、择的正确与否合理,可以使加工质量得到保证。生产率提高,否则,不但使加工工艺过程中的问题百出。更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。基准选择分为粗基准,精基准的选择。1、根据零件特点选择粗基准对于具有不加工表面的工件。为保证不加工表面与加工表面之间的相应位置要求,一般应选择不加工表面为粗基准。对于具有较多加工表面的工件,粗基准的选择,应合理分配各加工表面的加工余量。作为粗基准的表面,应尽量平整,没有浇口,冒口,成飞边等其它表面的缺陷,以便使工件定位可靠,夹紧方便由于毛坯表面比较粗糙且精度较低,一般情况下同一尺寸方向上粗基准表面只能使用一次。2、精基准选择原则为了较容易地获得加工表面
20、对其设计基准的相对位置精度,应选择加工表面的设计基准为定位基准。定位基准的选择应便于工件的安装和加工,并使夹具的结构简单。当工件以某一组精基准定位,可以比较方便地加工其它各表面时,应尽可能在多道工序中采用同一组精基准定位,这就是“基准统一”原则。针对飞铁座架这一零件的特点和粗基准的选择原则本零件的粗基准选90的爪端,以爪端的一侧面为定位面。对于精基准,主要考虑基准重合问题,当设计基准与工序基准不重合时应进行尺寸换算。3、辅助工序的安排:辅助工序包括工件检验,去毛刺等各项要求,其中检验工序是主要的辅助工序。它对保证零件的加工质量有一点的作用,检验工序安排一般为:A粗加工全部结束后,精加工之前B
21、工件从一个车间转向另一个车间前后C重要工序加工前后D零件全部加工之后根据以上的最终零件图和给出的毛坯图,本着工序集中的原则,制定了以下工艺过程。小端面和35的外圆轴线作为精基准,从而要对其进行精加工。制作如下的工序过程卡:30中国石油大学胜利学院机械加工工艺过程卡片零件号材料40Cr共一页零件名称飞铁座架毛坯锻件第一页工序号工序名称及内容车间设备夹具刀具量具工时10去毛刺毛坯车间20模锻锻造车间锻床30正火处理热处理车间40粗车小,大端面油泵车间C620-1三爪卡盘YT15车刀游标卡尺50粗车外圆、钻中心孔C620-1四爪卡盘YT15车刀、钻头游标卡尺60精车外圆、切槽、倒角C620-1三爪卡
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